Saccharomyces cerevisiae. In this work, four different process configurations, including three simultaneous saccharification and fermentation (SSF) schemes and one separate hydrolysis and fermentation (SHF) scheme, were compared, at 8% water-insoluble solids, regarding ethanol production from steam-pretreated and alkali-delignified sugar cane bagasse. Two configurations included a 16 h lasting enzymatic presaccharification prior to SSF, and the third one was a classical SSF without presaccharification. Cellulose conversion was higher for the delignified bagasse, and higher in SSF experiments than in SHF. The highest cellulose-to-ethanol conversion (around 60% in 24 h) and maximum ethanol volumetric productivities (0.29-0.30 g/L.h) were achieved in the presaccharification-assisted SSF.Keywords: bagasse; hydrolysis; fermentation.
INTRODUÇÃOMateriais lignocelulósicos, como o bagaço de cana-de-açúcar, são os mais abundantes complexos orgânicos de carbono na forma de biomassa de planta e consistem principalmente de três componentes: celulose, hemicelulose e lignina. 1 A utilização de resíduos agroindustriais, como o bagaço de cana-de-açúcar, tem aumentado em processos como, geração de eletricidade, produção de polpa e papel e produtos de fermentação, como etanol e enzimas.2 A produção de etanol celulósico, a partir do bagaço de cana-de-açúcar, requer a hidrólise da celulose, que pode, após pré-tratamento, ser realizada por celulases e β-glucosidase.
3,4O pré-tratamento do bagaço com o uso de vapor tem sido apresentado como uma alternativa para melhorar sua digestibilidade, uma vez que ocorre a solubilização parcial e/ou degradação da hemicelulose e da lignina.5 A hemicelulose forma uma barreira física ao redor da celulose, mas o pré-tratamento a vapor hidrolisa parcialmente a hemicelulose. A lignina também forma uma barreira física que bloqueia o ataque de enzimas, mas, infelizmente, não é extensivamente removida pelo tratamento a vapor. 6 Após o pré-tratamento do material lignocelulósico, as próximas etapas para a obtenção de etanol são a hidrólise enzimática e a fermentação que podem ocorrer em separado ou simultaneamente.7 A vantagem do processo em separado (SHF) é que as temperaturas da hidrólise enzimá-tica e da fermentação podem ser otimizadas.8 A hidrólise enzimática é realizada por celulases (endoglucanase e exoglucanase), que quebram a celulose em celobiose, e esta é, subsequentemente, convertida em duas moléculas de glicose pela β-glucosidase. Entretanto, a atividade da endoglucanase é inibida pela celobiose e a da β-glucosidase pela glicose. 10 A sacarificação e fermentação simultâneas (SSF) é uma forma de evitar a inibição enzimática, uma vez que à medida que a glicose está sendo formada, também está sendo consumida para a produção de etanol, levando a uma maior conversão de celulose.
11Um processo em SSF requer uma condição intermediária de temperatura para as enzimas e para a levedura adicionada, uma vez que a temperatura ótima para a sacarificação é cerca de 55 o C e 30 o C para a fermentação.11 A agit...